1雨水收集与再利用技术的原理及组成雨水收集与再利用系统如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.034.F001图1雨水收集与再利用系统雨水收集与再利用技术的核心目标为捕获、存储和优化使用降雨，其原理基于模仿自然的雨水循环，将雨水从表面收集并经过一系列处理过程，使其再次使用[1-3]。2小区道路雨水收集与再利用技术的应用2.1工程概述位于城市中心的某小区，占地面积为12 hm2，共1 200户居民。近年来，受到城市快速发展和气候变化的影响，该小区内涝事件频发，特别是在夏季。据初步估算，小区因内涝事件每年造成的直接经济损失达500万元。为了缓解这一问题并积极响应城市的绿色、可持续发展策略，小区决定引入海绵城市理念，进行雨水收集与再利用的工程建设。该小区的道路总长约15 km，硬化面积占地8 hm2。在未实施工程前，每逢强降雨，硬化的路面成为雨水流动的主要障碍，导致大量的雨水无法迅速排放，形成积水。据初步统计，小区每年约32 万m3雨水直接流失，如果能够对流失的雨水进行收集和再利用，可以满足小区的绿地灌溉、冲厕等基本需求。因此，该小区引进雨水收集与再利用技术可以大幅度降低雨季内涝的风险，还有助于雨水资源的有效利用，为居民创造舒适宜居的环境。2.2雨水收集与再利用技术的操作流程2.2.1雨水收集点的确定确定雨水收集点是整个雨水再利用系统的关键步骤，正确的收集点可以提高雨水的收集效率，减少雨水的损失。该小区硬化道路占地面积8 hm2，地区年均降雨量800 mm。计算小区每年的雨量：V=A×P （1）式中：V——雨水总量（m3）；A——硬化道路的面积（m2）；P——年均降雨量（mm）。代入数据可得V=64 000 m3。该小区每年会产生6.4 万m3的雨水。考虑到不可能所有雨水均被收集，研究设定一个实际收集效率为80%，则实际可收集的雨水为：V'=0.8×V （2）式中：V'——实际可收集的雨水量（m3）。为了确保雨水的最大收集，需要对小区的地形进行详细分析。在低洼地带和雨水流向交汇处设置收集点，根据地形分析，确定了5个主要的雨水收集点，预计每个收集点能够处理10 200 m3雨水。2.2.2雨水收集设备与工具的选择与安装为了确保雨水收集的高效与稳定，选用合适的设备和工具至关重要。雨水中可能含有较多的杂质，研究选择具有高效过滤功能的雨水过滤器，此过滤器采用了先进的PP模块，能够高效地去除雨水中的悬浮物，对雨水中的有机物也具有一定的去除效果。地埋一体机具有占地面积小、安装方便、耐腐蚀等特点，选用地埋一体机和储水池储存收集到的雨水能够满足小区雨水收集的需求。选择储水池时需要考虑其储水容量、耐压性能及与小区环境的匹配度。采用智能控制系统可以实时监测雨水的收集量，并根据实际需求自动调整过滤与存储的过程，确保雨水收集系统的高效运行。2.2.3初步过滤和处理收集的雨水需要经过初步的过滤和处理，确保其质量满足再利用的标准。初步过滤和处理流程如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.034.F002图2初步过滤和处理流程使用截污挂篮对雨水进行大颗粒杂质的初步过滤。预计雨季期间，每立方米雨水中约含有0.5 kg的杂质，51 200 m3的雨水约有25.6 t的杂质需要被截留。截污挂篮的设计容量应确保在连续降雨的情况下能够有效工作。M=V'×D （3）式中：M——需要处理的总杂质量（t）；V'——实际收集的雨水量（m3）；D——每立方米雨水中的大颗粒杂质量（kg/m3）。过滤完大颗粒杂质后，雨水需要进一步处理。研究采用雨水过滤器中的PP模块进行深度处理，能够去除98%悬浮物和85%有机物。据估算，每立方米雨水中约含有0.2 kg的微小杂质。经过PP模块处理后，其浓度可降至0.03 kg/m3。M'=V'×(1-η)×C （4）式中：M'——处理后的总杂质量（t）；η——PP模块的去除效率；C——每立方米雨水中的微小杂质量（kg/m3）。代入数据，可得M'=204.8 kg。经过上述处理，雨水的主要杂质已被有效去除。将雨水导入清水池进行调节和平衡，确保其酸碱度、温度和其他关键指标符合再利用的标准。2.2.4存储与再利用方法研究采用容量为Cm的储水池进行雨水储存。为了满足小区的日常用水需求及确保持续供应，计算储水池的最优容量。Cm=Va'×t×α （5）式中：Cm——储水池容量（m3）；Va'——小区每天的平均雨水收集量（m3/d）；t——连续无雨天数的预测最大值（d）；α——雨水在储水池中的实际利用率。假设小区每天的平均雨水收集量2 000 m3，预测连续无雨天数最大值7 d，而实际利用率为0.8，代入公式得Cm=11 200 m3。按照小区绿化面积与植被的需水量计算，预计每次强降雨后，小区需要使用的雨水为2 500 m3，这部分雨水主要用于绿地灌溉。经过深度处理后的雨水具有较高质量，适合用于冲厕。预计每户家庭每天冲水5次，每次用水量为6 m3，小区的居民数量为1 200户，预计每天冲厕需用雨水量为36 m3。除了上述用途，还可以考虑雨水用于景观湖、人造瀑布等，预估每次使用量2 200 m3。每次强降雨后，小区高效利用雨水量为4 736 m3。不仅确保了雨水的最大化利用，还有助于减小内涝产生的影响，使小区真正实现绿色、可持续的生态目标。2.3结果分析改造后，小区年度雨水流失量由320 000 m3减少到60 000 m3，利用效率提升了81.25%。在工程实施前，小区的绿地灌溉、冲厕等活动完全依赖城市供水系统，实施后大部分需求均得到了的满足。雨水收集再利用系统每年可以为小区节省30 000 m3的绿地灌溉水，节省13 140 m3的冲厕用水，为景观湖提供26 400 m3的水。雨水收集与再利用效果对比如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.034.T001表1雨水收集与再利用效果对比项目实施前/m3实施后/m3效率/%雨水流失量320 00060 00081.25用于绿地灌溉的雨水量030 000100.00用于冲厕的雨水量013 140100.00用于其他如景观湖的雨水量026 400100.003小区道路雨水收集与再利用技术的应用策略3.1采用高效雨水过滤材料为了确保收集的雨水达到一定质量标准并提升雨水的利用效率，选择合适的过滤材料十分重要。高效的雨水过滤材料不仅可以有效地去除雨水中的悬浮物、杂质和有害物质，还可以增强雨水的透水性，确保其流向所需的存储或利用点[4]。采用生物降解性材料，如植物纤维或木质纤维作为过滤材料，既能提供较强的过滤效果，又具有较好的生物降解性，不会对环境造成长期污染。此外，考虑到雨水中可能含有的油脂、重金属等污染物，可以结合使用活性炭或特定的矿物质来增强过滤效果。3.2引进自动化与智能化监控系统通过集成先进的传感器和控制技术，自动化与智能化监控系统能够实时监测雨水的流量、水质和存储量等关键参数，进而自动调节雨水的收集、过滤、存储和再利用过程。智能化的数据分析模块可以预测雨水使用模式和未来的雨水收集量，为小区精准雨水管理决策提供支持[5]。该系统能够自动识别并报警潜在的设备故障或系统异常，降低了人为因素对系统运行的干扰，确保整个雨水利用过程的连续性和安全性。此外，智能化系统还可以根据实时数据自动优化雨水的利用效率，在雨水储量充足时，优先供应给需要大量用水的设施，在雨水储量较低时，将雨水的使用范围限制在必要范围内，实现雨水资源的最大化利用。3.3开展社区内部宣讲会提高居民参与度海绵城市理念下的雨水收集与再利用技术不仅是一种技术实践，更是一种生态文化的推广和宣传。开展社区内部的宣讲会是一种高效的方法，可以请来专家和工程师为居民解释雨水收集与再利用的原理、益处及该小区实施此项目的具体计划。通过实地示范和互动环节，如模拟雨水收集与利用的小型模型展示、问答环节等，让居民更直观地理解技术的运作机制。宣讲会可以邀请已经成功实施该技术的其他小区或地区代表分享经验和收益，从而增强居民的信心和参与意愿，也可设立专题展板、发放宣传材料或使用数字媒体如视频、动画等形式，使信息传递更为生动有趣。4结语在现代城市快速发展的背景下，实施雨水收集与再利用技术已成为回应环境挑战一种务实且具有前瞻性的策略。文章针对某小区的具体情境，深入探讨了该技术的原理、应用与策略建议，强调了居民参与的重要性，实现了雨水资源的有效利用，为居民创造了更舒适宜居的环境。